CN110476336A - 电动致动器 - Google Patents

Abstract

电动致动器具有：马达部，其具有在轴向上延伸的马达轴；减速机构，其与马达轴的轴向一侧连结；输出部，其具有输出轴，马达轴的旋转经由减速机构而被传递至该输出轴；以及控制基板，其至少与马达部电连接，马达部和输出部在马达部的径向上排列配置，控制基板从与马达轴在轴向上重叠的位置延伸至与输出轴在轴向上重叠的位置，控制基板具有：马达部传感器，其对马达轴的旋转角进行检测；以及输出部传感器，其对与输出轴连结的被驱动轴的旋转角进行检测。

Description

电动致动器

技术领域

本发明涉及电动致动器。

背景技术

以往，公知有具有马达和减速器的电动致动器。在这种电动致动器中，在与减速器连结的输出部件上设置有对旋转角度进行检测的旋转位置检测单元(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-23761号公报

发明内容

发明要解决的课题

当在电动致动器的输出轴上设置传感器的情况下，传感器的安装位置远离马达。因此，除了使外部连接用的连接器与马达电连接的布线和基板之外，还需要设置与输出轴用的传感器电连接的布线和基板。其结果为，容易使设备大型化，制造工序也繁杂。

本发明的方式的目的之一在于，提供组装的作业性优异，并且具有有助于设备的小型化的结构的内置传感器的电动致动器。

用于解决课题的手段

根据本发明的方式，电动致动器具有：马达部，其具有在轴向上延伸的马达轴；减速机构，其与所述马达轴的轴向一侧连结；输出部，其具有输出轴，所述马达轴的旋转经由所述减速机构而被传递至该输出轴；以及控制基板，其至少与所述马达部电连接，所述马达部和所述输出部在所述马达部的径向上排列配置，所述控制基板具有：马达部传感器，其从与所述马达轴在轴向上重叠的位置延伸至与所述输出轴在轴向上重叠的位置，所述控制基板具有：马达部传感器，其对所述马达轴的旋转角进行检测；以及输出部传感器，其对与所述输出轴连结的被驱动轴的旋转角进行检测。

发明效果

根据本发明的方式，提供组装的作业性优异，并且具有有助于设备的小型化的结构的内置传感器的电动致动器。

附图说明

图1是实施方式的电动致动器的剖视图。

具体实施方式

(电动致动器)

以下，参照附图，对实施方式的电动致动器进行说明。

图1是本实施方式的电动致动器的剖视图。

本实施方式的电动致动器10与被驱动轴90连结而使用。电动致动器10使被驱动轴90绕轴旋转。

电动致动器10具有：壳体11；马达部20，其具有在第1中心轴线J1的轴向上延伸的马达轴21；减速机构30；输出部40；控制基板60；第1轴承51；第2轴承52；第3轴承53；第4轴承54；以及外部连接器80。第1轴承51～第4轴承54例如是球轴承。第1中心轴线J1的轴向与图1的上下方向平行。

在以下的说明中，将第1中心轴线J1的轴向简称为“轴向”，将轴向的图1的上侧简称为“上侧”，将轴向的图1的下侧简称为“下侧”。另外，将以第1中心轴线J1为中心的径向简称为“径向”，将以第1中心轴线J1为中心的周向简称为“周向”。另外，上侧和下侧只是用于对各部分的相对位置关系进行说明的名称，实际的配置关系等也可以是这些名称所表示的配置关系等以外的配置关系等。另外，上侧相当于轴向另一侧，下侧相当于轴向一侧。

壳体11具有：壳体主体12，其收纳马达部20、减速机构30以及输出部40；下侧罩部件13，其配置于壳体主体12的下侧；以及上侧罩部件14，其配置于壳体主体12的上侧。

壳体主体12是向上侧开口的有底的箱形容器。壳体主体12具有：底壁12a，其在与第1中心轴线J1垂直的方向上扩展；以及周壁12b，其从底壁12a的外周端向上侧延伸。底壁12a具有：贯通孔12c，其沿轴向贯通底壁12a；以及筒状的突出壁部12d，其从贯通孔12c的端缘向轴向的下侧延伸。即，壳体11具有贯通孔12c和突出壁部12d。

壳体主体12具有：马达保持部122，其对马达部20进行保持；输出部保持部123，其对输出部40进行保持。马达保持部122和输出部保持部123在贯通孔12c的内侧沿径向排列配置。壳体主体12具有沿径向贯通周壁12b的贯通部12e。外部连接器80插入于贯通部12e而被固定。

马达保持部122具有：圆筒状的筒部122a，其在轴向上延伸；以及圆环状的盖部122b，其从筒部122a的上端向径向内侧扩展。筒部122a的下侧的开口部位于贯通孔12c的内侧。筒部122a包围马达部20的径向外侧。盖部122b覆盖马达部20上侧。盖部122b在中央具有对第4轴承54进行保持的圆筒状的轴承保持部122c。

在贯通孔12c的内侧，输出部保持部123与马达保持部122在径向上相邻配置。输出部保持部123具有：圆筒状的筒部123a，其以第2中心轴线J2为中心在轴向上延伸；以及支承壁部123b，其从筒部123a的下端向径向外侧扩展，与贯通孔12c的周缘连接。

包围贯通孔12c的突出壁部12d收纳减速机构30和输出部40的一部分的齿轮。被突出壁部12d包围的区域中的与马达保持部122在轴向上重叠的区域是收纳减速机构30的齿轮的区域，与输出部保持部123在轴向上重叠的区域是收纳输出部40的齿轮的区域。

下侧罩部件13固定于壳体主体12的突出壁部12d。下侧罩部件13从下侧封闭贯通孔12c。下侧罩部件13具有：盖板部13a，其在与轴向垂直的方向上扩展；以及筒状的侧壁部13b，其从盖板部13a的端缘向上侧沿轴向延伸。侧壁部13b包围壳体主体12的突出壁部12d的外周，在与轴向垂直的方向上对置。下侧罩部件13的侧壁部13b在多个部位凿紧固定于突出壁部12d。

下侧罩部件13具有：减速机构罩131，其在轴向上覆盖减速机构30；以及输出部罩132，其在轴向上覆盖输出部40。

在从下侧观察时，减速机构罩131呈以第1中心轴线J1为中心的圆板状。减速机构罩131具有向下侧凹陷的多个收纳凹部131a、131b。收纳凹部131a、131b均呈以第1中心轴线J1为中心的有底的圆筒状。收纳凹部131a配置于径向的中央部，收纳第1轴承51。收纳凹部131b位于收纳凹部131b的上侧，收纳减速机构30的齿轮。

在从下侧观察时，输出部罩132呈以第2中心轴线J2为中心的圆板状。输出部罩132具有以第2中心轴线J2为中心向轴向的下侧延伸的圆筒状的筒部132a。筒部132a具有贯通输出部罩132的贯通孔132b。在筒部132a的内侧配置有圆筒状的衬套49。衬套49嵌合于贯通孔132b。衬套49在上端部具有向径向外侧突出的凸缘部。衬套49的凸缘部从上侧与输出部罩132的上表面接触。

上侧罩部件14固定于壳体主体12的周壁12b的上端部。上侧罩部件14封闭壳体主体12的上侧的开口。在马达保持部122的上表面与上侧罩部件14之间配置有控制基板60。控制基板60呈在与轴向垂直的方向上扩展的板状。在壳体主体12内，控制基板60固定于从上侧覆盖马达保持部122和输出部保持部123的位置。控制基板60与从马达部20延伸的线圈线和从外部连接器80延伸的金属端子80a电连接。

马达部20具有马达轴21、转子22以及定子23。马达轴21被第1轴承51和第4轴承54支承为能够绕第1中心轴线J1旋转。马达轴21从转子22向下侧延伸，与减速机构30连结。

转子22具有：圆筒状的转子铁芯，其固定于马达轴21的外周面；以及磁铁，其固定于转子铁芯的外周面。定子23具有：环状的定子铁心，其包围转子22的径向外侧；以及多个线圈，它们安装于定子铁心。定子23固定于筒部122a的内周面。

在马达轴21的上端经由磁铁保持架73安装有环状的马达部用传感器磁铁74。磁铁保持架73和马达部用传感器磁铁74配置在马达保持部122的盖部122b与控制基板60之间。在控制基板60的与马达部用传感器磁铁74对置的位置处配置有马达部传感器71。马达部传感器71例如是霍尔元件或者MR元件(磁阻元件)。绕第1中心轴J1例如配置3个由霍尔元件构成的马达部传感器71。

减速机构30配置于马达部20的下侧。马达轴21沿轴向贯通减速机构30。减速机构30配置于马达轴21的下侧部分的径向外侧。减速机构30被收纳在马达部20与减速机构罩131之间。减速机构30具有外齿齿轮31、内齿齿轮33以及输出齿轮34。

外齿齿轮31呈以马达轴21的偏心部21a为中心在与轴向垂直的平面上扩展的大致圆环板状。在外齿齿轮31的径向外侧面设置有齿轮部。外齿齿轮31经由第2轴承52与偏心部21a连接。外齿齿轮31具有沿轴向贯通外齿齿轮31的多个销孔31a。针对多个销孔31a，例如设置8个。多个销孔31a绕外齿齿轮31的中心轴线在整周范围内等间隔配置。

内齿齿轮33包围外齿齿轮31的径向外侧而被固定，与外齿齿轮31啮合。内齿齿轮33呈以第1中心轴线J1为中心的大致圆环状。内齿齿轮33的外形为多边形状(在本实施方式中为正十二边形)，嵌合于采用同一多边形状的减速机构罩131的收纳凹部131b而被固定。在内齿齿轮33的内周面上设置有齿轮部。内齿齿轮33的齿轮部与外齿齿轮31的齿轮部啮合。

输出齿轮34是配置于外齿齿轮31的上侧的外齿齿轮。输出齿轮34具有圆环部34a和多个载体销34b。圆环部34a呈以第1中心轴线J1为中心在径向上扩展的圆环板状。多个载体销34b呈从圆环部34a的下表面向下侧突出的圆柱状。例如设置8根载体销34b。多个载体销34b以第1中心轴线J1为中心在整周范围内等间隔配置。载体销34b分别插入于销孔31a。输出齿轮34与后述的驱动齿轮42啮合。

输出部40是输出电动致动器10的驱动力的部分。输出部40具有输出轴41、驱动齿轮42、输出部用传感器磁铁43以及磁铁保持架44。输出部40被输出部保持部123和输出部罩132保持。

输出轴41呈沿着第2中心轴线J2延伸的圆筒状。输出轴41在内周面的下部具有花键槽。输出轴41在上端具有在轴向上凹陷的凹部41a。在输出轴41的外周面固定有驱动齿轮42。驱动齿轮42呈以第2中心轴线J2为中心在径向上扩展的圆环板状。输出轴41的下部从上侧插入于输出部罩132的衬套49。输出轴41的上部从下侧插入于输出部保持部123的筒部123a。

磁铁保持架44是沿第2中心轴线J2延伸的大致圆筒状的部件。磁铁保持架44具有：筒状部44a，其在轴向上延伸；以及圆环状的凸缘部44b，其从筒状部44a的上部沿径向扩展。在凸缘部44b的上表面固定有圆环状的输出部用传感器磁铁43。

磁铁保持器44的筒状部44a插入于输出部保持部123的筒部123a。磁铁保持架44具有由从筒状部44a的下端部的外周面向径向外侧突出的突起构成的移动抑制部44c。移动抑制部44c插入于凹槽123c，该凹槽123c设置在筒部123a的内周面上并沿周向延伸。移动抑制部44c抑制磁铁保持架44的轴向的移动。磁铁保持架44在内周面的上部侧具有截面为六边形状的六角孔部44d。磁铁保持架44在筒状部44a的下端具有向轴向的下侧突出的突起部44e。突起部44e插入于输出轴41的凹部41a。

输出部用传感器磁铁43配置在输出部保持部123与控制基板60之间。在控制基板60的与输出部用传感器磁铁43对置的位置配置有输出部传感器72。输出部传感器72例如是MR元件。也可以并用MR元件和霍尔元件来作为输出部传感器72。

输出部40能够与被驱动轴90连结。被驱动轴90在插入于电动致动器10的前端部分具有：截面正六边形的六角部91；以及花键部92，其位于比六角部91靠下侧(被驱动轴90的基端侧)的位置。通过使六角部91嵌合于磁铁保持架44的六角孔部44d，而使被驱动轴90与磁铁保持架44相连。另外，通过使花键部92与输出轴41的花键槽嵌合，而使被驱动轴90与输出轴41相连。

如图1所示，在电动致动器10中，马达部20和输出部40在径向上排列配置，控制基板60从与马达轴21在轴向上重叠的位置延伸至与输出轴41在轴向上重叠的位置，在沿轴向观察时，该控制基板60与马达部20和输出部40双方重叠配置。而且，控制基板60具有：马达部传感器71，其对马达轴21的旋转角进行检测；以及输出部传感器72，其对与输出轴41连结的被驱动轴90的旋转角进行检测。

根据该结构，马达部传感器71和输出部传感器72安装在通用的控制基板60上，因此不需要像控制基板和传感器被配置于分离的位置的情况那样的布线的拖拽。能够仅通过控制基板60的设置作业配置马达部传感器71和输出部传感器72，因此组装的作业性提高。不需要配线的设置空间，从而能够实现致动器的小型化。

在电动致动器10中，输出部用传感器磁铁43的体积大于马达部用传感器磁铁74的体积。通过增大输出部用传感器磁铁43，而增加输出部用传感器磁铁43的极数，因此能够使用分辨能力较高的输出部传感器72。由此，能够高精度地对被驱动轴90的旋转角进行控制。

输出部用传感器磁铁43位于马达部20的马达保持部122的径向外侧。输出部用传感器磁铁43在轴向上位于输出轴41与控制基板60之间。根据该结构，不增大壳体11而能够将体积较大的输出部用传感器磁铁43配置于输出部40。

输出部用传感器磁铁43与马达部用传感器磁铁74在径向上重叠。即，输出部用传感器磁铁43与马达部用传感器磁铁74的轴向位置大致一致。根据该结构，能够将输出部用传感器磁铁43和马达部用传感器磁铁74双方相对于控制基板60接近配置。由此，能够使用分辨能力较高的高精度的传感器来作为马达部传感器71和输出部传感器72。另外，能够在轴向上使电动致动器10小型化。此外，在使用精度足够高的传感器来作为输出部传感器72的情况下，不使用马达部传感器71而仅使用输出部传感器72，也能够进行马达部20的驱动。

马达部用传感器磁铁74配置于马达轴21的从马达保持部122向外侧(上侧)突出的部位。根据该结构，在对马达轴21进行支承的第4轴承54的外侧(上侧)配置有马达部用传感器磁铁74，因此能够在马达轴21的前端部设置直径较小的马达部用传感器磁铁74。假如如果在第4轴承54与第3轴承53之间安装马达部用传感器磁铁74，则为了使马达部用传感器磁铁74与控制基板60对置，而需要使磁铁保持架73大型化并在第4轴承54的径向外侧迂回。这样，使磁铁保持器73和马达部用传感器磁铁74双方都大型化。相对于像这样的结构，本实施方式的马达部用传感器磁铁74能够实现大幅度的小型化，还能够实现电动致动器10的小型化。

马达保持部122的盖部122b、马达部用传感器磁铁74以及输出部用传感器磁铁43在径向上重叠配置。根据该结构，使盖部122b、马达部用传感器磁铁74以及输出部用传感器磁铁43的轴向位置大致一致。由此，能够将盖部122b、马达部用传感器磁铁74以及输出部用传感器磁铁43配置为靠近控制基板60。能够在轴向上使电动致动器10变短。

马达保持部122由非磁性材料构成。根据该结构，消除了与周边的磁性部件的磁干扰，因此能够将马达部传感器71、输出部传感器72、马达部用传感器磁铁74以及输出部用传感器磁铁43配置在马达保持部122的附近。能够实现电动致动器10的小型化。

控制基板60是刚性基板。根据该结构，能够将马达部传感器71和输出部传感器72稳定地保持在规定位置。另外，控制基板60的板面与轴向垂直。根据该结构，使马达部传感器71和输出部传感器72轴向位置一致，因此使马达部传感器71与马达部用传感器磁铁74的对位以及输出部传感器72传感器与输出部用传感器磁铁43的对位变得容易。由此，在传感器的组装中提高了作业性。

在控制基板60上安装有驱动马达部20的驱动电路。马达部传感器71和输出部传感器72的信号线经由控制基板60上的布线与外部连接器80的金属端子80a连接。当在控制基板60上安装有控制驱动电路的控制IC的情况下，马达部传感器71的信号线与控制IC连接。也可以为，将输出部传感器72的信号线与控制IC连接。

另外，控制基板60也可以采用如下结构：不安装驱动电路或控制IC而仅安装马达部传感器71、输出部传感器72以及该马达部传感器71和该输出部传感器72的周边电路。

本申请基于2017年3月31日提交的日本申请的日本特愿2017-072602号主张优先权，这里引用在该日本申请中记载的全部记载内容。

标号说明

10：电动致动器；11：壳体；20：马达部；21：马达轴；22：转子；23：定子；30：减速机构；40：输出部；41：输出轴；43：输出部用传感器磁铁；60：控制基板；71：马达部传感器；72：输出部传感器；74：马达部用传感器磁铁；90：被驱动轴；122：马达保持部；122b：盖部。

Claims (11)

1.一种电动致动器，其具有：

马达部，其具有在轴向上延伸的马达轴；

减速机构，其与所述马达轴的轴向一侧连结；

输出部，其具有输出轴，所述马达轴的旋转经由所述减速机构而被传递至该输出轴；以及

控制基板，其至少与所述马达部电连接，

所述马达部和所述输出部在所述马达部的径向上排列配置，

所述控制基板从与所述马达轴在轴向上重叠位置延伸至与所述输出轴在轴向上重叠的位置，

所述控制基板具有：

马达部传感器，其对所述马达轴的旋转角进行检测；以及

输出部传感器，其对与所述输出轴连结的被驱动轴的旋转角进行检测。

2.根据权利要求1所述的电动致动器，其中，

该电动致动器具有：

马达部用传感器磁铁，其与所述马达轴一同旋转；以及

输出部用传感器磁铁，其与所述被驱动轴一同旋转，

所述输出部用传感器磁铁的体积大于所述马达部用传感器磁铁的体积。

3.根据权利要求2所述的电动致动器，其中，

所述马达部用传感器磁铁和所述输出部用传感器磁铁在径向上重叠配置。

4.根据权利要求2或3所述的电动致动器，其中，

所述马达部具有：

转子，其安装于所述马达轴；

定子，其包围所述转子的外周；以及

马达保持部，其收纳所述转子和定子，

所述马达部用传感器磁铁配置在所述马达轴的从所述马达保持部向外侧突出的部位。

5.根据权利要求4所述的电动致动器，其中，

所述输出部用传感器磁铁位于所述马达保持部的外周面的侧方。

6.根据权利要求4或5所述的电动致动器，其中，

所述马达保持部具有面向所述控制基板的盖部，

所述盖部、所述马达部用传感器磁铁以及所述输出部用传感器磁铁在径向上重叠配置。

7.根据权利要求4至6中的任意一项所述的电动致动器，其中，

所述马达保持部由非磁性材料构成。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的电动致动器，其中，

所述控制基板是刚性基板，所述控制基板的板面与轴向垂直。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的电动致动器，其中，

所述马达部传感器具有霍尔元件。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的电动致动器，其中，

所述输出部传感器具有MR元件。

11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的电动致动器，其中，

所述输出部传感器具有MR元件和霍尔元件。